DE1020189B

DE1020189B - Integration device on microscopes for determining the ratio of structural components

Info

Publication number: DE1020189B
Application number: DEZ4706A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Michel
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1955-02-05
Filing date: 1955-02-05
Publication date: 1957-11-28

Description

Integrationsvorrichtung an Mikroskopen zum Bestimmen des Verhältnisses von Gefügebestandteilen Die Erfindung betrifft eine Integrationsvorrichtung an Mikroskopen zum Bestimmen des Verhältnisses von Gefügebestandteilen eines Objekts durch Verschieben des Objekts um meßbare Strecken. Von derartigen Integrationsvorrichtungen wird verlangt, daß das Objekt ohne toten Gang um kleine Beträge verschoben werden kann und daß ferner Meßmittel vorgesehen sind, mit denen die Verschiebungsgrößen des Objekts für verschiedene Gefügebestandteile registrierbar sind. Die letzte Bedingung erfordert Maßnahmen, um die Verschiebung- des Objekts mit dem einen oder dem anderen Meßmittel wahlweise zu kuppeln. Diese Kupplungen müssen aus den obengenannten Gründen spielfrei sein, und sie bilden das Hauptproblem beim Bau einer Integrationsvorrichtung.Integration device on microscopes for determining the ratio of structural components The invention relates to an integration device on microscopes for determining the ratio of structural components of an object by moving it of the object by measurable distances. Such integration devices are required to that the object can be shifted by small amounts without a dead lane and that furthermore measuring means are provided with which the displacement quantities of the object can be registered for different structural components. The last condition requires Measures to the displacement of the object with one or the other measuring means to be coupled optionally. For the reasons mentioned above, these couplings must be free of play and they constitute the main problem in building an integration device.

Es sind nun bereits die verschiedensten Integrationsvorrichtungen der vorstehend bezeichneten Art bekanntgeworden. Am häufigsten werden mechanische Kupplungen zwischen den als Meßspindeln oder Meßtrommeln ausgebildeten Meßmitteln und dem Objekt vorgesehen. There are now a wide variety of integration devices of the type described above became known. The most common will be mechanical Couplings between the measuring means designed as measuring spindles or measuring drums and the object provided.

Diese Kupplungen haben den Nachteil, daß sie bei Übergang von einem Meßmittel zum anderen nicht völlig spielfrei arbeiten und daß zu einer einigermaßen sicheren Funktion bereits ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich ist, wodurch diese Vorrichtungen verhältnismäßig teuer werden. These clutches have the disadvantage that they are when transitioning from one On the other hand, measuring equipment does not work completely free of play and that to some extent a considerable design effort is already required for safe functioning, making these devices relatively expensive.

Man hat bereits versucht, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß man den Vorschub des Objekts durch ein einziges Antriebsorgan bewirkt und die Anteile der verschiedenen Gefügebestandteile durch entsprechendes Zu- und Abschalten der vorzugsweise als Zählwerke od. dgl. ausgebildeten Meßmittel bestimmt, wobei die Übertragung der Bewegung des Objekts auf die Registriereinrichtungen durch elektrische oder lichtelektrische Mittel erfolgt. Im ersten Fall sind auf einer Antriebsspindel für das Objekt in bestimmten Abständen Kontakte vorgesehen, die beim Drehen der Spindel an einem Gegenkontakt vorbeistreichen, dabei einen Relaisstromkreis schließen und auf diese Art jeweils einen Impuls auf ein als elektrisches Zählwerk ausgebildetes Meßmittel übertragen. Im letzteren Fall wird der Impuls lichtelektrisch übertragen, indem auf der Antriebsspindel für das Objekt eine Anzahl von Spiegeln angebracht sind, die in einer bestimmten Stellung der Antriebsspindel einen Lichtstrahl auf eine Photozelle leiten, welche den Impuls auslöst. Der Übergang von einem Meßmittel zu einem anderen kann dabei durch Schließen des zum Meßmittel gehörenden Stromkreises geschehen. Wenn auch durch diese Anordnung die eingangs erwähnten Schwierigkeiten vermieden werden, so haben die elektrischen und lichtelektrischen Bewegungsübertragungen wiederum den Nachteil, daß mit ihnen nicht kontinuierlich gemessen werden kann, sondern nur in kleinen, durch den Abstand der impulsauslösenden Elemente bedingten Schritten, und daß der konstruktive Aufwand ebenfalls recht groß ist. Attempts have already been made to avoid these disadvantages in that the feed of the object is effected by a single drive element and the proportions of the various structural components by switching the preferably designed as counters od. Like. Measuring means, wherein the Transmission of the movement of the object to the registration devices by electrical or photoelectric means takes place. In the first case they are on a drive spindle for the object at certain intervals provided contacts that when turning the Swipe the spindle past a mating contact, thereby closing a relay circuit and in this way one pulse each to an electrical counter Transfer measuring equipment. In the latter case the impulse is transmitted photoelectrically, by placing a number of mirrors on the drive spindle for the object are that in a certain position of the drive spindle on a light beam direct a photocell, which triggers the pulse. The transition from a measuring device to another can thereby by closing the circuit belonging to the measuring device happen. Even if this arrangement causes the difficulties mentioned at the beginning be avoided, so have the electric and photoelectric transmissions of motion again the disadvantage that measurements cannot be carried out continuously with them, but only in small ones caused by the distance between the pulse-triggering elements Steps, and that the design effort is also quite large.

Zur Beseitigung auch dieser Nachteile ist eine andere Gruppe von Integrationseinrichtungen bekanntgeworden, bei der für jeden Gefügebestandteil eine gesonderte messende Vorschubeinrichtung vorgesehen und mit den anderen Vorschubeinrichtungen durch eine Summiereinrichtung verbunden ist, welche die Summe der Vorschubbewegungen bildet und auf das Objekt überträgt. To eliminate these disadvantages, too, is another group of Integration facilities became known, in which one for each structural component separate measuring feed device provided and with the other feed devices is connected by a summing device, which is the sum of the feed movements forms and transfers to the object.

So fällt z. B. eine bekannte Einrichtung in diese Gruppe, bei der Meßspindeln auf Keile wirken, die ihrerseits Nachbarkeile und schließlich das Objekt verschieben. Für jeden Gefügebestandteil ist eine Meßspindel vorgesehen, welche ihre Bewegung auf einen Keil überträgt. Die Kette der Keile bildet die Summierungseinrichtung für sämtliche Meßspindeln. Bei einer solchen Anordnung ist es unvermeidlich, daß Reibungswiderstände zwischen den verschiedenen Keilen und zwischen den Keilen und den Meßspindeln auftreten, weil sich die Keile an den nicht betätigten Meßspindeln entlang schieben müssen. Diese Ausbildung gewährleistet deshalb auch noch kein sicheres Funktionieren, zumindest nicht bei längerem Gebrauch, da dann durch Abnutzung zwangläufig toter Gang auftritt. Dieser tote Gang soll aber gerade vermieden werden. Darüber hinaus treten bei dieser bekannten Einrichtung durch die Vielzahl der aufeinander abzustimmenden Teile leicht Justierungsschwierigkeiten auf.So falls z. B. a well-known institution in this group, in which Measuring spindles act on wedges, which in turn act on neighboring wedges and finally the object move. A measuring spindle is provided for each structural component transfers their movement to a wedge. The chain of wedges forms the summation device for all measuring spindles. With such an arrangement, it is inevitable that Frictional resistance between the various wedges and between the wedges and the measuring spindles occur because the wedges are attached to the non-actuated measuring spindles have to slide along. This training therefore does not guarantee a secure one Functioning, at least not with prolonged use, as then inevitably due to wear and tear dead gear occurs. But this dead walk should be avoided. About that also occur in this known device due to the large number of each other parts to be matched easily have adjustment difficulties.

Die Erfindung geht von einer Integrationseinrichtung der zweiten der genannten Gruppen aus und beseitigt die noch bestehenden Nachteile der bekannten Einrichtung aus dieser Gruppe dadurch, daß die Bildung der Summe der Vorschubbewegungen und die Bewegungsübertragung zwischen den Meßmitteln und dem Objekt hydraulisch erfolgt. In einer besonders zweckmäßigen Anordnung kann die Integrationsvorrichtung dann so ausgebildet sein, daß ein die Verschiebung des Objekts bewirkender Kolben vorgesehen ist, auf den ein hydrostatischer Druck wirkt, und zur Erzeugung des hydrostatischen Druckes können in eine eingeschlossene Flüssigkeit Kolben eintauchbar sein. Durch eine solche Bauart werden toter Gang und Justierungsschwierigkeiten mit Sicherheit vermieden, und ein dauerndes präzises Folgen des Objekts ist gewährleistet. The invention is based on an integration device of the second of the groups mentioned and eliminates the remaining disadvantages of the known Device from this group in that the formation of the sum of the feed movements and the transmission of motion between the measuring means and the object is hydraulic he follows. In a particularly expedient arrangement, the integration device then be designed so that a displacement of the object effecting Piston is provided on which a hydrostatic pressure acts, and for generating of the hydrostatic pressure, pistons can be immersed in an enclosed liquid be. Such a design causes dead gear and adjustment difficulties avoided with certainty, and constant precise tracking of the object is guaranteed.

Die einzelnen Kolben können mit je einer Meßspindel als Meßmittel verbunden sein, welche ihre Eintauchtiefe in die Flüssigkeit registriert. Jede Meßspindel und damit jeder Kolben wird einem Gefügebestandteil zugeordnet. The individual pistons can each be equipped with a measuring spindle as a measuring device be connected, which registers their depth of immersion in the liquid. Each measuring spindle and thus each piston is assigned to a structural component.

Da das Eintauchen eines jeden Kolbens eine Verschiebung des Objekts zur Folge hat, wirkt die Flüssigkeit zugleich als Summierungseinrichtung.Because the immersion of each piston is a displacement of the object As a result, the liquid also acts as a summing device.

Um ein Folgen des Objekts auch beim Herausziehen eines der Kolben aus der Flüssigkeit einwandfrei zu gewährleisten, steht der die Verschiebung des Objekts bewirkende Kolben zweckmäßig unter der Gegenwirkung einer Feder. To follow the object even when pulling out one of the pistons To ensure that the liquid is properly displaced, the displacement of the Object-causing pistons expediently under the counteraction of a spring.

Zwischen der Bewegungsgröße des Objekts und den Bewegungsgrößen der einzelnen Meßspindeln können wenigstens teilweise verschiedene Untersetzungen vorgesehen sein, so daß es möglich ist, für die Ausmessung größerer Gefügebestandteile eine Meßspindel geringerer Untersetzung zu verwenden. Between the movement size of the object and the movement size of the individual measuring spindles can at least partially provide different reductions be, so that it is possible for the measurement of larger structural components a Use a measuring spindle with a lower reduction.

Aus konstruktiven Gründen sind die Mittel zur Erzeugung des hydrostatischen Druckes zweckmäßig von den Mitteln zum Ausüben des hydrostatischen Druckes getrennt angeordnet und durch ein biegsames Zwischenglied mit ihnen verbunden. For structural reasons, the means for generating the hydrostatic Suitably separated from the means for exerting the hydrostatic pressure arranged and connected to them by a flexible intermediate member.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Beschreibung der Zeichnung ersichtlich. Further details of the invention are from the description of FIG Drawing visible.

In der Zeichnung ist mit A ein Objektführer und mit B eine Meßvorrichtung bezeichnet. Der Objektführer A läßt zunächst eine Verschiebung eines Objekts 1 durch zwei auf senkrecht zueinander liegende Schlitten 2 und 3 wirkende Zahntriebe 4 und 5 zum Absuchen des Objekts zu. Durch den Zahntrieb 4 kann außerdem die Einstellung des Abstandes der einzelnen Meßstrecken im Objekt vorgenommen werden. Um dabei immer gleiche Abstände ohne Mühe einhalten zu können, kann der Knopf mit einem Rastring versehen sein. Dieser kann so ausgebildet sein, daß er abgenommen und auch leicht wieder aufgesetzt werden kann. Zur Erzielung der Meßbewegung sind die Schlitten 2 und 3 in einer Schlittenführung 6 angeordnet. Der bewegliche Teil7 der Schlittenführung 6 trägt einen Fortsatz 8, der durch eine kräftige, in einer Federbüchse 10 gelagerte Feder 9 gegen einen Bolzen 11 gedrückt wird. Der Bolzen 11 ist hohl und dicht in einen Führungszylinder 12 gepaßt. Der Hohlraum ist mit einer Übertragungsflüssigkeit 13 mit zweckmäßig gewählter Zähigkeit gefüllt und durch einen Schlauch 14 mit der Meßvorrichtung B verbunden. In the drawing, A is an object guide and B is a measuring device designated. The object guide A initially allows an object 1 to be displaced two toothed drives 4 and 3 acting on carriages 2 and 3 which are perpendicular to one another 5 to search the object. The setting can also be achieved by the pinion 4 the distance between the individual measuring sections in the object. To always be there To be able to maintain the same distances without effort, the button can be fitted with a locking ring be provided. This can be designed so that it can be removed and also easily can be put back on. To achieve the measuring movement, the carriages are 2 and 3 arranged in a slide guide 6. The moving part7 of the slide guide 6 carries an extension 8 which is supported by a strong, in a spring sleeve 10 Spring 9 is pressed against a bolt 11. The bolt 11 is hollow and tight in a guide cylinder 12 is fitted. The cavity is filled with a transmission fluid 13 filled with appropriately selected toughness and through a hose 14 with the Measuring device B connected.

Die Meßvorrichtung B wird durch ein rechteckiges hohles Kästchen 15 gebildet. Es ist ebenfalls mit der Übertragungsflüssigkeit 13 luftblasenfrei gefüllt. In seiner einen Wand ist eine Anzahl von Meßspindeln 16 druckdicht eingesetzt. Die Meßspindeln besitzen innen je einen Druckstift 17, welcher durch eine Dichtung 18 hindurch in die Übertragungsflüssigkeit 13 hineinragt. Außen sind die Spindeln 16 mit einer Meßteilung wie bei den bekannten Schraubenlehren versehen. Die Meßteilungen sind so abgestimmt, daß man die durch Hinein- oder Herausschrauben der Spindeln über die Flüssigkeit 13, den Bolzen 11 und den Fortsatz 8 auf das Objekt übertragene Meßbewegung in geeigneten Einheiten, z. B. p oder mm, ablesen kann. The measuring device B is represented by a rectangular hollow box 15 formed. It is also free of air bubbles with the transmission liquid 13 filled. A number of measuring spindles 16 are used in a pressure-tight manner in one wall. The measuring spindles each have a pressure pin 17 on the inside, which is secured by a seal 18 protrudes through into the transmission fluid 13. The spindles are on the outside 16 provided with a measuring graduation as in the known screw gauges. The graduations are so tuned that you can screw the spindles in or out the liquid 13, the bolt 11 and the extension 8 transferred to the object Measuring movement in suitable units, e.g. B. p or mm.

Da die Größe des sich ergebenden Meßwegs des Objekts vom Durchmesser des Druckstifts 17, von dem Weg der Meßspindel beim Hinein- und Herausschrauben und von dem Durchmesser des Zylinders 12 abhängig ist, kann man durch passende Wahl des Druckstiftdurchmessers leicht jedes beliebige Verhältnis zwischen Weggröße des Objekts und dem Meßspindelvorschub erzeugen. Es bedarf keines besonderen Aufwandes, beliebig viele verschiedene solche Übersetzungsverhältnisse einzubauen, so daß man es in der Hand hat, für grobe Bestandteile einen großen Meßweg pro Spindelumdrehung zu erzeugen und für feine Bestandteile einen kleinen, wenn man nur die entsprechende Spindel dem betreffenden Gefügebestandteil zuordnet. Since the size of the resulting measuring path of the object depends on the diameter of the pressure pin 17, from the path of the measuring spindle when screwing in and out and depends on the diameter of the cylinder 12, one can make a suitable choice of the pressure pin diameter can easily be any ratio between the travel size of the Generate the object and the measuring spindle feed. No special effort is required to incorporate any number of different such gear ratios, so that one it has in hand, for coarse components a large measuring path per spindle revolution to produce and for fine components a small one, if you only have the appropriate Assigns spindle to the relevant structural component.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Integration device on microscopes for determination the ratio of structural components of an object by moving the object by measurable distances, with a separate measuring for each structural component Feed device provided and with the other feed devices by a Summing device is connected, which forms the sum of the feed movements and transfers it to the object, characterized in that the summation and Movement is transmitted hydraulically.

2. Integration device according to claim 1, characterized in that that a displacement of the object causing piston (11) is provided on a hydrostatic pressure acts, and that to generate the hydrostatic pressure pistons (17) which can be immersed in an enclosed liquid (13) are provided.

3. Integration device according to claim 2, characterized in that that the displacement of the object (1) causing piston (11) under the counteraction a spring (9).

4. Integration device according to claim 2, characterized in that that the pistons (17) for generating the hydrostatic pressure by measuring spindles (16) can be immersed in the liquid (13).

5. Integration device according to claim 4, characterized in that that between the movement variables of the individual measuring spindles (16) and the object (1) at least partially different reductions are provided.

6. Integration device according to claim 2, characterized in that that the means for generating the hydrostatic pressure and the means for exerting it of the hydrostatic pressure are arranged separately from each other and by a flexible Intermediate member (14) are connected to one another.

Documents considered: German Patent No. 483847.